Устройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 О ОИ 15 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТНВЦТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН сто тут а онольцов,ельство ССС 5/00, 1978 ния помех,ный электроомех, вызв имых на мерителькамеры, ией концентпотоке гас отклоняюще ных флуктуац ных частиц в рации заряжеза, Ослаблени позвол е уровня помехчувствительност ет повысит ч ость измер фазы изме я, Значениного сигнал амплитуды пропор- заряда циональны величине и зна частиц в потоке газа, 2 Изоб тельной определ о сферы, в аэроизмерении эффективактеристик а ьтерапии пр ти. генератор я параметров рязненности но в аэроинов,окружанвцей сехнологическ я ко электри жащихся еды их газов,э зова СНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Ленинградский инстного приборостроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМ-.НОЙ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАРЯДОВЧАСТИЦ В ГАЗЕ(57) Изобретение относится к измере-.нию зарядов частиц и их концентрацийи может быть использовано для контроля уровня загрязнения механическимипримесями воздушной среды и технологических газов, контроля вакцинныхаэрозолей, Целью изобретения является повышение чувствительности устройства за счет уменьшения уровня помех,наводимых иа измерительном электродес отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частицв потоке газа, Устройство состоит изустановленных последовательно по потоку газа отклоняющей камеры и изетение относится к измеритехнике, предназначено для ния объемной плотности еских зарядов частиц, содерв газе, и может быть исполь для измерения электрических мерительного электрода, а также и чника переменного биполярного напряжения частоты Р, выход которого соединен с входом делителя частоты и с первым входом измерительной схемы, второй вход которого через избирательный фильтр на частоту Р соединен с измерительным электродом, а выход делителя частоты соединен с отклоняющей камерой. Объемный заряд частиц в потоке газа модулируется по плотности с частотой Р при подаче на отклоняющую камеру переменного биполярного напряжения с частотой = Р/2, Наведенный на измерительном электроде сигнал фильтруется с час- аф тотой Г = Р/2, Наведенный на измерительном электроде сигнал фильтруется на частоте Р, что дает возможность ослабить влияние на результат иэмере- . СЦелью изобретения является повышение чувствительности устройства8 а счет уменьшения уровня помех, наводимых на измерительном электродес отклоняющей камеры и при флуктуациях концентрации заряженных частицв потоке газа,На фиг,1 схематично изображена схемка предлагаемого устройства; на 10Фиг.2 - его рабочие характеристики,г Устройство содержит отклоняющуюкамеру 1, измерительный электрод 2,,ряжения, измерительную схему 6, От;клоняющая камера 1 состоит из коаксиально расположенных цилиндров из,проводящего материала с неравномерно увеличивающимися к оси потока газа зазорами, причем четные цилиндрызаземпены, а нечетные соединены электрически между собой и подключены квыходу делителя 3 частоты, Измерительный электрод 2 выполнен в виде 25цилиндра из проводящего материала,Измерительная схема 6 позволяет измерять фазу и ампнитуду наводимого наизмерительном электроде 2 сигнала,На фиг.2 приведены графики измене- З 0ния во времени напряжения(1),вырабатываемого источником 5 переменного напряжения, напряжения Б (1),прикладываемого к отклоняющей камере1 с выхода делителя 3 частотыу зарядац (1) частиц, переносимых потокомгаза после отклоняющей камеры 1,заряда о (1) частиц, переносимых потоком газа после отклоняющей камеры1 при Флуктуации концентрации заряженных частиц в потоке газа, напряжения 1(1) на выходе избирательного фильтра 4.Устройство работает следующимобразом. 45Поток исследуемого газа поступает в отклоняющую камеру 1, к которойприкладывается переменное биполярное напряжение с выхода делителя 3частоты, причем частоты этого напряжения Г = , где У - частота переменного биполярного напряжения, вырабатываемого источником 5 переменногонапряжения,(см. 1,(1) и Б(1) нафиг,2), Это напряжение может иметькак синусоидальную, так и прямоугольную форму, Под действием переменногоэлектрического поля в отклоняющей камере 1 эаряженные частицы, находящиеся в потоке газа, приобретают поперечную потоку газа составляющую скорости и часть из них оседаетв отклоняющей камере 1, В результатеобъемный заряд частиц в потоке блюзаоказывается промодулированным поплотности с частотой Р ( см, с(1)фиг,2). Затем поток газа поступаетв измерительный электрод 2 и наводитна нем электродвижущую силу, причемчастота этой электродвижущей силыоказывается равной частоте Р, Крометого, на полезный сигнал, снимаемыйс измерительного электрода 2, накладывается сигнал от флуктуации концентрации заряженных частиц в потокегаза (Ч , фиг,2), который можетиметь произвольную частоту и амплитуду, и сигнал, наводимый с отклоняющей камеры 1, с частотой 1, Поскольку избирательный фильтр 4 настроенна частоту Р, то сигналы с другимичастотами подавляются (ослабляются),Поэтому удается избавиться от помех,наводимых с отклоняющей камеры счастотой , и значительно уменьшитьвлияние помех, вызванных Флуктуацией концентрации заряженных частиц впотоке газа, что позволяет повыситьчувствительность устройства, Амплитуда выделенного избирательным усилителем 4 сигнала 1(С) пропорциональна величине электрического объемного заряда частиц в газе, а знак заряда частиц преобладающей концентрацииопределяется по разности фаз междусигналом, поступающим с выхода избирательного фильтра 4, и напряжением, вырабатываемым источником 5 переменного напряжения, Эти амплитудыи разность фаз измеряются измерительной схемой 6П р и м е р, Амплитуда полезного сигнала, наводимого заряженными частицами на измерительный электрод, изменяется в пределах П = 20200 мкВ. Амплитуда Б помехи, наводимой с отклоняющей камеры 1 на измерительный электрод 2 по частоте= 30 Гц, сос. тавляет 30 мкВ, Амплитуда помехи, вызванной флуктуацией концентрации заряженных частиц в потоке газа в диапазоне частот 1 ГцО кГц, составляет 60 мкВ, По правилу суперпози ции амплитуда помехи на измерительном электроде 2 будет равна 90 мкВ, 5155 Избирательный фильтр 4, настроенный на частоту Р = 2 Г = 60 Гц, позволяет подавить 11 до уровня 8 мкВ, а 11 до 10 мкВ, т.е, чувствительность устройства увеличивалась в 5 раз,Формула изобретенияУстройство для измерения объемной плотности электрических зарядов частиц в газе, состоящее из последовательно установленных по потоку газа отклоняющей камеры и измерительного электрода, а также измерительной схема и источника знакопеременного напряжения частоты Р, выход которого соединен с первым входом измерительной схемы, о т л и ч а ю щ е.е с я 0366 6тем, что, с целью повьппения чувствительности устройства за счет уменьшения уровня помех, наводижх на измерительном электроде с отклоняющейкамеры и при флуктуациях концентрациизаряженных частиц в потоке газа, вустройство введены избирательныйфильтр с полосой пропускания частоты 1 О Р, вход которого соединен с измерительным электродом, а выход - с вторым входом измерительной схемы, иделитель частоты с коэффициентом разделения 2, вход которого соединен спервым входом измерительной схемы ис выходом источника знакопеременногонапряжения, а выход - с отклоняющейкамерой.1550366 Составитель А,Загнитько Редактор М,Циткина Техред Л.Олийнык Корректор С. Черни, Тираж 500 Подписное 66Зак Госуд венного комитета по изобретениям и открытиям13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ри ГКНТ СССР изводстненно-издательскиц комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101